高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的研究.pdf

1、無砟軌道由于具有穩(wěn)定性好、維修工作量低及使用壽命長等突出特點，在日本、德國等高速鐵路發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用。我國目前在建的客運專線均大規(guī)模采用了無砟軌道結(jié)構(gòu)，可見無砟軌道在我國有著相當(dāng)廣闊的發(fā)展前景。無砟軌道力學(xué)特性的研究，對于我國世界一流客運專線的建設(shè)，及鐵路技術(shù)裝備質(zhì)量的大幅提升具有十分重要的意義。本文在較全面的文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上，以新型Ⅱ型板式無砟軌道為主要研究對象，從靜力學(xué)及動力學(xué)的角度，對無砟軌道的力學(xué)特性（包括路基上及橋梁上的無

2、砟軌道系統(tǒng)）進(jìn)行研究。本文主要開展了如下幾方面的研究。 1．總結(jié)了國內(nèi)外無砟軌道的發(fā)展、應(yīng)用情況及軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究現(xiàn)狀 在對國內(nèi)外無砟軌道的發(fā)展及應(yīng)用情況進(jìn)行廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，重點對德國、日本無砟軌道的研發(fā)模式、無砟軌道的發(fā)展歷程、典型無砟軌道型式的結(jié)構(gòu)特點及優(yōu)缺點等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的總結(jié)分析，并對我國無砟軌道的發(fā)展歷程進(jìn)行了闡述；總結(jié)了軌道結(jié)構(gòu)靜力學(xué)及動力學(xué)的研究現(xiàn)狀，并對當(dāng)前無砟軌道力學(xué)研究中的不足進(jìn)行了分析。在此基

3、礎(chǔ)上擬定了本文的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點。 2．建立了無砟軌道的靜力及動力有限元分析模型 采用ANSYS有限元平臺建立了用于無砟軌道設(shè)計計算的三種靜力有限元分析模型，即疊合梁模型、梁板模型及梁體模型，并對模型進(jìn)行了對比分析及比選，明確了各模型的差別及使用條件。 對ABAQUS運用于無砟軌道動力學(xué)仿真時的建模方法及主要涉及的問題進(jìn)行了分析研究。在此基礎(chǔ)上建立了路基及橋梁上無砟軌道動力有限元分析模型，并與遂渝線無砟軌道動力測

4、試結(jié)果相比較，驗證了建模方法的可靠性。 3．研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)及基礎(chǔ)變形（橋梁撓曲和路基不均勻沉降）對無砟軌道靜力特性的影響 采用建立的靜力有限元分析模型，選取無砟軌道設(shè)計中重點關(guān)注的軌道板尺寸、砂漿彈性模量、支承層參數(shù)、扣件剛度、地基系數(shù)、預(yù)裂縫深度等設(shè)計參數(shù)，對無砟軌道的靜力特性進(jìn)行了參數(shù)影響分析。在此基礎(chǔ)上對無砟軌道的設(shè)計提出了建議。 研究了路基不均勻沉降條件下無砟軌道不同受力計算方法的差異，及縱向連接筋、路基

5、不均勻沉降大小對于無砟軌道受力的影響；研究了橋梁撓曲條件下無砟軌道不同受力計算方法的差異，及縱向連接筋、連續(xù)梁固定支座上方的反彎作用、梁端轉(zhuǎn)角、墩臺差異沉降對無砟軌道受力的影響。在此基礎(chǔ)上對基礎(chǔ)變形條件下的無砟軌道設(shè)計提出了建議。 4．研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對無砟軌道動力特性的影響，對中高速條件下路基及橋梁上無砟軌道的動力響應(yīng)進(jìn)行了動力仿真分析 采用建立的動力有限元模型，選取了扣件剛度、砂漿彈性模量、支承層彈性模量及基床參數(shù)等結(jié)

6、構(gòu)參數(shù)，對無砟軌道的動力特性進(jìn)行了參數(shù)影響分析。在此基礎(chǔ)上對無砟軌道的設(shè)計提出了建議。 研究了中高速條件下車輛、無砟軌道、路基及橋梁系統(tǒng)的動力響應(yīng)，結(jié)合國內(nèi)外有關(guān)的動力評價指標(biāo)及相應(yīng)規(guī)定，對路基及橋梁上無砟軌道系統(tǒng)的動力響應(yīng)水平進(jìn)行了較為全面的評價。 5．對比研究了不同縱向連接型式的無砟軌道力學(xué)特性 靜力方面，采用橋上無縫線路的分析方法，對不同縱向連接型式下的橋上無砟軌道縱向力進(jìn)行了比較；動力方面，對路基、橋梁及